一种用于分析湿雪闪络性能的试验方法技术

本发明专利技术涉及一种用于分析湿雪闪络性能的试验方法，其主要技术特点包括以下步骤：在人工气候室内安装测温系统，并控制气候室内的温度为恒定值；将矩形平板模型放入人工气候室内降温；对矩形平板模型进行覆雪操作，然后进行人工装填，将湿雪填满矩形平板模型；拆除矩形平板模型的两个挡板，并放入电力工频加压闪络装置内的隔离箱内进行雪闪试验。本发明专利技术能够根据雪的电气特性，测量雪的体积电导率，同时从表征雪的特性的重要参数，得到降雪冻雨等恶劣天气对电力外绝缘特别是输电线路绝缘子的电气承受能力，能够作为一套体系完整的试验流程，指导不同地区不同程度冰雪天气下湿雪闪络性能分析，具有可靠性高、使用方便等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于绝缘子覆雪闪络
，尤其是一种用于分析湿雪闪络性能的试验方法。
技术介绍
电力系统输电线路作为庞大的人造系统，其覆盖范围十分广泛。而雪作为一种常见的天气现象在我国大部分地区都会出现。雪在输电线路上的积累可能会导致架空输电线的断线及杆塔的倾倒，积累到绝缘子上还可能引发绝缘子的雪闪事故，威胁电力系统的稳定运行。已有的研究表明，不同电导特性雪的盐分分布存在差异，发生覆雪闪络的概率也不同。按照雪中含水量进行分类，雪可以分为干雪和湿雪两种。研究表明，干雪中含水量几乎为零，其微观结构主要由空气和冰颗粒组成；而湿雪的微观结构主要由空气、冰颗粒和水颗粒组成。由于雪中空气占主要部分，故雪对外表现出松软、密度低的特点。干雪主要靠冰颗粒之间的作用力结合，而湿雪中自由水的存在会改变颗粒之间的作用力。当含水量较低时，湿雪的结合比较紧密；当含水量较高时，湿雪的结合力下降。干雪和湿雪由于含水量的不同，导致二者的电气性能差异较大。描述雪的特性的参数主要有体积电导率、密度、介电常数、含水量、含盐量、颗粒大小、杂质种类及特性、晶体结构等。在这些参数中，体积电导率是表征雪的电气特性的最重要的参数。而影响雪的体积电导率的参数主要是雪的密度(容重)、液态水含量和盐含量。绝缘子的覆雪闪络特性一方面与雪自身的电气性能相关，另一方面与绝缘子的覆雪量、染污程度、悬挂方式等因素相关。研究人员在进行绝缘子覆雪闪络试验时往往收集自然降雪，通过人工覆雪的方式堆积到绝缘子表面，采用恒压耐受法或者均匀升压法进行试验。试验结果表明，当串长在2m到4m的范围内，单位长度的最低闪络电压约为77kV/m，与绝缘子的形状无关。且覆雪绝缘子串在交流电压及直流电压下的耐受电压特性差异很小，在计算单位长度的雪闪电压时，二者几乎相同，可以认为交流电压和直流电压对绝缘子的雪闪特性没有影响。目前在绝缘子覆雪闪络研究领域，关于雪的电气特性与绝缘子覆雪闪络的试验较少，而大部分集中在绝缘子的覆雪量、染污程度等因素的影响。因此，如何有效地对绝缘子覆雪闪络特性进行分析是目前迫切需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、准确度高且使用方便的用于分析湿雪闪络性能的试验方法。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种用于分析湿雪闪络性能的试验方法，包括以下步骤：步骤1、在人工气候室内安装测温系统，并控制气候室内的温度为恒定值；步骤2、将矩形平板模型放入人工气候室内降温；步骤3、对矩形平板模型进行覆雪操作，然后进行人工装填，将湿雪填满矩形平板模型；步骤4、拆除矩形平板模型的两个挡板，并放入电力工频加压闪络装置内的隔离箱内进行雪闪试验。所述电力工频加压闪络装置由控制端、试验变压器和隔离箱组成，该试验变压器的最高输出电压100kV。所述矩形平板模型由底板、一对电极板、一对挡板、一对接线柱4和玻璃板构成，一对电极板和一对挡板安装在底板上构成矩形箱体结构，电极板与挡板通过螺栓方式安装在一起，一对接线柱安装在两个电极板的外侧，玻璃板安装在底板的上表面。所述底板由聚四氟乙烯材料制成，挡板和电极板均由铜板制成。所述步骤4的具体试验过程为：通过控制端加压进行矩形平板模型的覆雪闪络，加压时采用均匀升压法，同时记录装雪前后模型的质量、覆雪水电导率数据。在试验时，测量所用仪表均安装在人工气候室外并在人工气候室外读数测量，并且连续记录气候室内的温度和电压表的读数。本专利技术的优点和积极效果是：本专利技术使用电力工频加压闪络装置以及矩形平板模型对绝缘子覆雪闪络性能进行试验，能够根据雪的的电气特性，测量雪的体积电导率，同时从表征雪的特性的重要参数，如密度、盐含量等入手，得到降雪冻雨等恶劣天气对电力外绝缘特别是输电线路绝缘子的电气承受能力，能够作为一套体系完整的试验流程，指导不同地区不同程度冰雪天气下湿雪闪络性能分析，具有可靠性高、使用方便等特点。附图说明图1a是本专利技术的矩形平板模型结构俯视图；图1b是本专利技术的矩形平板模型结构主视图(撤掉挡板)；图2a至图2f是矩形平板模型间隙充满雪时的湿雪闪络过程示意图；图3a至图3f是室温融化5分钟后的湿雪闪络过程示意图；图4是雪闪电压与雪的密度之间的关系图；图5是雪闪电压与覆雪水电导率的关系图；图6是湿雪闪络电压的影响因素示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术实施例做进一步详述：一种用于分析湿雪闪络性能的试验方法，是使用电力工频闪络装置实现的。该电力工频加压闪络装置由控制端、试验变压器和隔离箱组成，所述试验变压器的最高输出电压100kV，在隔离箱内放置有矩形平板模型。如图1a及图1b所示，矩形平板模型由一对电极板1、一对挡板2、底板5、一对接线柱4和玻璃板3构成，一对电极板和一对挡板安装在底板上构成矩形箱体结构，电极板与挡板通过螺栓方式安装在一起，可方便地进行拆装，拆除挡板后的矩形平板模型如图2所示；一对接线柱安装在两个电极板的外侧，玻璃板安装在底板的上表面。所述底板由聚四氟乙烯材料制成，挡板和电极板均由铜板制成，并通过螺钉固定在一起，所述玻璃板用于阻隔雪与聚四氟乙烯材料，防止闪络试验时电弧对聚四氟乙烯的灼伤，两个挡板是可拆卸的，在填装雪时固定在模型上，在进行闪络试验时拆下，保证两块电极板之间的绝缘。本专利技术的用于分析湿雪闪络性能的试验方法包括以下步骤：步骤1、在人工气候室内安装测温系统，并控制气候室内的温度为恒定值。步骤2、在进行行雪闪试验时，将矩形平板模型放入人工气候室内降温，用以保证装雪时雪接触模型发生融化。步骤3、使用矩形平板模型进行覆雪过程，然后进行人工装填，将湿雪填满矩形平板模型。步骤4、拆除矩形平板模型的两个挡板，并放入电力工频加压闪络装置内进行雪闪试验。在本步骤中，将填满湿雪的矩形平板模型放入电力工频加压闪络装置的隔离箱内，通过控制端加压进行矩形平板模型的覆雪闪络。考虑到在试验过程中，电弧和温度都会引起雪的融化，为了控制单一变量，每个模型的雪闪试验仅进行一次；闪络后，重新装雪进行试验。在闪络试验中采用均匀升压法，同时记录装雪前后模型的质量、覆雪水电导率等数据。在试验过程中，为了减少外界因素对人工气候室内温度的干扰，测量所用仪表均安装在人工气候室外，可以在气候室外读数测量，在试验中，连续记录气候室内的温度和电压表的读数。在具体试验过程中，矩形平板模型间隙充满雪时的湿雪闪络过程详见图2a至2f所示。随着矩形平板模型两端电压的升高，首先在电极板与雪之间出现微小电弧，如图2a所示。此后，极板与雪间的电弧数量增多并且亮度增加，如图2b和2c所示。接着，雪内部出现紫晕，如图2d所示，这是雪层中微小的空气间隙被击穿产生电弧。在图2e中，此时雪中的电弧数量进一步增加，整个雪体呈现紫色。最后，沿着雪层的下表面出现贯通两极的电弧，发生闪络，如图2f所示。雪的融化过程会大幅增加雪中的含水量，同时会改变雪的形貌，影响闪络过程。图3a至3f显示出了在室温(约28℃)融化5min后进行的闪络试验过程。此时雪量略有减少，极板与雪之间出现均匀的空气间隙。在升压时，同样在极板与雪之间的空气间隙产生电弧，随后电弧数量逐渐增多。由于该试验的雪体含水量更高，雪体电导率增大，使得泄漏电流增大，更大的焦耳热使雪更加迅速地发生融化，隐约可见在雪中紫色本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分析湿雪闪络性能的试验方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、在人工气候室内安装测温系统，并控制气候室内的温度为恒定值；步骤2、将矩形平板模型放入人工气候室内降温；步骤3、对矩形平板模型进行覆雪操作，然后进行人工装填，将湿雪填满矩形平板模型；步骤4、拆除矩形平板模型的两个挡板，并放入电力工频加压闪络装置内的隔离箱内进行雪闪试验。

【技术特征摘要】
1.一种用于分析湿雪闪络性能的试验方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、在人工气候室内安装测温系统，并控制气候室内的温度为恒定值；步骤2、将矩形平板模型放入人工气候室内降温；步骤3、对矩形平板模型进行覆雪操作，然后进行人工装填，将湿雪填满矩形平板模型；步骤4、拆除矩形平板模型的两个挡板，并放入电力工频加压闪络装置内的隔离箱内进行雪闪试验。2.根据权利要求1所述的一种用于分析湿雪闪络性能的试验方法，其特征在于：所述电力工频加压闪络装置由控制端、试验变压器和隔离箱组成，该试验变压器的最高输出电压100kV。3.根据权利要求1所述的一种用于分析湿雪闪络性能的试验方法，其特征在于：所述矩形平板模型由底板、一对电极板、一对挡板、一对接线柱4和玻璃板构成，一对电极板和...

【专利技术属性】
技术研发人员：李隆基，王晓光，文清丰，张弛，吴明雷，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：天津;12